汽车中的新材料和先进制造技术

汽车中的新材料和先进制造技术

科技引领低碳生活

摘要：采用铝合金连铸坯替代挤压铝合金棒材,作为汽车控制臂的锻造原料,通过对熔铸工艺进行科学合理的设计使铝合金连铸坯与挤压铝合金棒材质量差异尽可能缩小,对后续加工工艺适度强化,进一步弥补原材料的差异缺陷,最终实现两种原料生产的产品同质化。

Abstract: Extruded aluminum alloy billet aluminum rod replacement, as a motor control arm forging raw materials, through the casting process for scientific and rational design to aluminum billet and extruded aluminum alloy bar quality difference as far as possible reduced,appropriate follow-up process to strengthen further the differences of raw materials to make up for deficiencies, and ultimately the products of two homogeneous materials.

关键词：铝合金（aluminum）高强钢(High strength steel) 金属基复合材料 (Metal Matrix Composites) 半固态成形(Semi-solid forming) 低碳（Low-carbon）

正文：

采用铝合金连铸坯替代挤压铝合金棒材,作为汽车控制臂的锻造原料,通过对熔铸工艺进行科学合理的设计使铝合金连铸坯与挤压铝合金棒材质量差异尽可能缩小,对后续加工工艺适度强化,进一步弥补原材料的差异缺陷,最终实现两种原料生产的产品同质化

根据国家计委经济预测信息, 1997 年我国汽车年产量157 万辆, 1998 年我国汽车需求

量约160-~170 万辆, 汽车工业处于回升的状态。汽车工业的发展与汽车材料和制造技术密切相关, 特别需要汽车新材料与先进制造技术的支持。汽车具有产品、商品、艺术品等多重属性, 它要满足安全、快捷、美观、舒适、节能、环保、经济等多方面的要求。所以汽车材料几乎涉及到材料工业的各个方面, 其制造技术更是代表了一个国家的整体工业

水平。与信息技术、生物技术一样，材料科学技术上的每一次革新都会引起生产技术的革命，加速社会发展，带来社会生产和生活方式上的变化。新材料比传统材料性能更为优异。目前，世界上的新材料品种正以每年大约5％的速度在增长。漫步市民中心区的新材料专业展馆，纳米材料、超导材料、特殊功能材料，新材料琳琅满目，让人应接不暇。那么在汽车方面又有什么新的材料和制造技术呢？

1．镁

镁的密度为1. 81 g/ cm3, 约为钢的2/ 9, 铝的2/ 3与铝合金相比, 镁合金零件的尺寸

稳定性更好, 其对振动的阻尼能力优于铝和钢。镁通常用作汽车的仪表板衬底和横梁、座椅框架、方向盘柱、发动机缸盖、变速器壳体、进气歧管等。在50 年代至60 年代, 由于镁合金的价格不高, 德国大众公司的甲壳虫汽车大量使用镁合金作为结构零件。近年来, 开发出了高纯耐腐蚀镁合金AZ91D、AZ91E 和高延展性镁合金AM20、AM50 等, 它们的性能与价格比有了很大提高, 在汽车中应用前景良好。从材料角度来看, 镁合金是汽车减重最有潜力的材料。

2．.钛

钛的密度为4. 5 g/ cm3 , 不仅质轻、强度高, 而且耐腐蚀性能非常好。因为钛难于从矿砂中提炼, 其价格很贵。钛主要用于汽车发动机中, 如气门、气门座、气门弹簧、摇臂、连杆、离合器板及其压板、排气管等。其他如转向齿轮、悬挂弹簧、车轮、紧固件、耐腐蚀耐损伤车底覆盖件、侧视镜架等也可用钛合金制作。钛的另一种应用是钛镍形状记忆合金, 该合金的形状改变可通过加热来恢复。日本kanto 特殊钢公司开发了一种Ti/ Ni 合金化油器, 其气门的形状可随温度的改变而改变。钛由于价格昂贵, 目前还只能用在赛车上。3．强化塑料车轮

随着铝、镁汽车材料的问世, 塑料车材也应运而生。一家德国公司生产出了坚固得可供日常使用的塑料车轮。设在德国北部格鲁伯的BTE 公司的研究人员和技师用了5 年的时间完善了这种用玻璃纤维强化的塑料车轮, 然后对它进行了严格的测试, 直到德国技术管理部门最终同意它上路应用。这种塑料车轮的发明者指出, 它的一个最大优点是不生锈。由于塑料不像钢和铝那样会生锈或受腐蚀, 这种车轮可以全年使用。塑料车轮较轻, 从而可以减少汽车的非悬挂质量, 使汽车更易于操纵,更舒适。但目前价格较贵, 它的价格相当于同样大小的铝制车轮的3 倍。想让人们接受这种新产品, 还需要降低成本。

新的材料不仅可以提高汽车性能，还降低燃油消耗量，节省资源，新的汽车技术同样有这样的效果，比如涡轮增压，提供相同的动力却可以降低汽车排量，那么，在当今社会，又有什么心的汽车制造技术呢？

1．半固态成型

半固态成型是对固、液态共存的半凝固状态或半熔融状态的金属材料进行锻造、挤压

轧制等成形加工的工艺技术。半固态成形压力小, 生产率高, 制品形状准确, 内部组织致密, 兼有铸造成形和塑性加工成形的优点。目前, 半固态成形技术在铝合金汽车刹车泵体、铝合金汽车轮毂等零件成形中得到了广泛应用。

2.粉末注射成型技术

粉末注射成形( PIM) 是粉末冶金与塑料注射成形的交叉复合技术, 它借助注射机将金属( 金属氧化物或陶瓷) 粉末与粘结剂的混合物以熔体形式注入模腔, 经冷却定型得

到一定形状尺寸预制件, 再经脱除粘结剂和烧结就得到一定机械物理性能的零件。粉末注射成形具有重量精确, 材料利用率高, 可以高效率直接成形各种成分的复杂形状零件。目前, PIM已用于制造汽车齿轮、安全气囊零件、磁性零件, 而且正在迅速发展状态。

当前人类对于资源，环境有了进一步的认识，认识到了节能减排的重要作用，低碳经济，是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。“低碳经济”的理想形态是充分发展“阳光经济”、“风能经济”、“氢能经济”、“生物质能经济”。它的实质是提高能源利用效率和清洁能源结构、追求绿色GDP的问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本性转变。低碳经济的发展模式，为节能减排、发展循环经济、构建和谐社会提供了操作性诠释，是落实科学发展观、建设节约型社会的综合创新与实践，完全符合党的十七大报告提出的发展思路。按照相关规划，2015年我国乘用车碳排放量控制在161克/公里之内。目前，几乎全球的汽车企业都在投入大量的资金和人力来研发适合市场的汽车低碳技术。在前不久结束的北京车展以及目前正在进行的上海世博会上，“绿色”、“低碳”、“科技”成为一种时尚，如何践行低碳生活理念，已成为全球瞩目的焦点。名目繁多的汽车低碳技术也在展会上闪亮登场。

结束语：通过对这门课程的学习，我对汽车的维修知识有了简单的认识，了解汽车发动机的工作原理，随着汽车大量普及，汽车的维修知识和工作原理不再是专业工作人员所特有的技能，是每个现代人所具备的必备素质，汽车缩短了人与人之间的距离，同样也缩短了地球生命的长度，我们必须努力发展新的制造技术，开发新的材料来减少我们对地球的伤害。因为我们不能因噎废食，放弃汽车的发展，相反我们应该努力发展和改进汽车技术。汽车工业作为工业化国家的支柱性产业, 其新材料和先进制造技术的研究、应用和发展十